[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 15 - 어느 알칼리 금속의 탄산염 또는 탄산 수소염일까 결과보고서

소개글

[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 15 - 어느 알칼리 금속의 탄산염 또는 탄산 수소염일까 결과보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 데이터 및 처리
실험 결과에 대한 고찰
다음의 질문에 답하시오.
참고문헌

본문내용

0.0001임을 통해 실험에 활용된 미지시료는 임을 파악할 수 있다.
본 실험을 진행하는 과정에서 진한 염산은 매우 위험하기 때문에 주의해서 다루어야 하며 옷이나 몸에 묻었을 때에는 즉시 다량의 물로 씻어내어야만 한다. 알코올램프는 화재 위험성이 있기 때문에 주의해서 다루어야 하며 주변에 인화성 물질이 없도록 해야 한다. 알코올을 흘리지 않도록 조심해야 하며 알코올램프의 불빛은 잘 보이지 않기 때문에 뚜껑이 열려 있을 때는 켜져 있다고 생각하고 조심해야 한다. 알칼리 금속의 탄산염 혹은 탄산수소염과 염산 사이의 반응은 매우 급격하게 일어나서 생성된 기포가 넘칠 수 있기 때문에 염산을 가할 때 조심하여 천천히 혼합하도록 한다. 시험관을 가열할 때 깨뜨리거나 데이지 않도록 조심해야 하며 플라스크와 시험관에 지문이나 이물질이 묻은 경우에는 질량의 측정에 오차를 가져올 수 있는 점을 고려하여 맨손으로 플라스크나 시험관을 만지는 것을 피하고 이물질이 묻지 않도록 주의하여 다룬다.
실험을 마친 다음에는 반응 후 남은 용액이나 고체는 다량의 물과 함께 싱크대에 흘려버리고 끓임쪽은 따로 모아야 한다.
이번 실험에서는 화학양론, 몰, 반응물, 생성물, 탄산염과 염산의 반응, 탄산수소염과 염산의 반응, 질량 보존 법칙, 한계반응물 등의 이론이 주로 활용되었다. 화학양론은 화학 반응에서 반응물의 질량과 생성물의 질량 사이의 양적 관계를 의미한다. 일정 몰수가 반응을 하여 일정 몰수의 생성물을 생성하는 몰 사이 관계를 나타나는 몰 비의 관련성이 존재한다. 몰은 물질의 입자 수를 표기하는 국제단위계의 기본 단위를 의미한다. 실험에 활용된 무수 탄산염과 탄산수소염은 염산과 반응시키면 기체와 고체 알칼리염, 를 생성한다. 물 분자가 포함된 형태의 화합물인 탄산염 수화물은 산과 반응시켰을 때 이산화탄소를 생성하지 않는다. 이처럼 산과 반응시킴으로써 생성되는 생성물에 이산화 기체가 포함되어 있는지 여부를 통해 물 분자를 포함하고 있는 탄산염 수화물과 탄산수소염을 구분할 수 있다. 질량 보존 법칙은 물질 보존 법칙이라고도 하며 화학 반응의 전과 후에 반응물의 총 질량과 생성물의 총 질량은 변함없이 같다는 법칙이다. 한계 반응물은 화학 반응에서 다른 반응물에 비하여 먼저 소모되어서 생성물의 양을 제한하는 반응물을 의미한다. 실험에 주로 사용된 기구는 알코올램프, 시험관, 시험관 집게, 삼각플라스크, 눈금실린더, 끓임쪽, 스포이드, 저울이 있으며, 주로 사용된 시약은 6M 염산, , , , 이 있다. 주요 실험 기구의 사용법과 사용 시 유의사항 그리고 용액의 물리/화학적 특성과 사용 시 주의해야하는 사항에 대해 사전에 조사하고 익혀두어야 한다.
본 실험자는 이번 실험을 통해 질량 감소와 중량법 그리고 양론 계수 비를 활용하여 실험에 활용된 미지시료를 파악하는 것에 대해 탐구할 수 있었다. 또한, 무수 탄산염, 탄산염 수화물, 탄산수소염과 산을 반응시키는 과정으로 본 물질을 구별할 수 있음을 학습할 수 있었다. 더불어, 실험 과정에서 저울을 활용하여 질량을 측정할 때 주의해야 하는 사항에 대해 명확하게 익힐 수 있었다.
본 실험에서는 실험방법과 유의사항에 주의하여 실험하였기에 오차가 적게 발생하였다. 미세한 실험 오차는 실험실 환경에 의해 발생한 것으로 사료된다. 다음 실험을 진행할 때에도 본 실험과 같이 진행하면 오차가 적게 발생할 것으로 추측된다.
다음의 질문에 답하시오.
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1. 알칼리 금속의 탄산염은 몇 개의 물 분자가 포함된 형태의 화합물(수화물, hydrates라 불림)로 존재할 수 있다. 주어진 미지시료는 이러한 물 분자가 포함되지 않은 무수(anhydrous) 탄산염이다. 그러나 미지시료가 무수 탄산염이 아니라 물 분자를 포함하고 있다면 이를 탄산수소염과 구분하는 것이 가능한가?
산과 반응시킴으로써 생성되는 생성물에 이산화 기체가 포함되어 있는지 여부를 통해 물 분자를 포함하고 있는 탄산염 수화물과 탄산수소염을 구분할 수 있다. 무수 탄산염과 탄산수소염의 경우에는 염산과 반응 시키면 기체와 고체 알칼리염, 를 생성한다. 그러나 물 분자가 포함된 형태의 화합물인 탄산염 수화물은 산과 반응시켰을 때 이산화탄소를 생성하지 않는다.
본 실험에서 사용한 시료를 통해 알아보면 다음과 같다.
물질 형태
화학 반응식
무수 탄산염
탄산염 수화물
탄산수소염
물질 형태
화학 반응식
무수 탄산염
탄산염 수화물
탄산수소염
, , , 에 관련된 예시를 통해 무수탄산염과 탄산수소염은 산과 반응하면 고체 알칼리염, , 기체를 생성하고 탄산염 수화물이 산과 반응하면 기체를 생성하지 않는 점을 확인할 수 있다. 더불어, 이산화탄소 기체의 생성 여부로 물을 포함한 탄산염과 탄산수소염을 구분할 수 있다는 사실을 알 수 있다.
2. 진한 염산 용액은 물에 HCl 기체를 용해시킨 것으로 무게로 38%의 HCl을 포함하고 있다. 진한 염산 용액의 밀도가 1.200 g/mL 일 때 진한 염산 용액의 몰농도 (mol/L)를 구하라.
이다.
진한 염산의 용액을 100 g 이라고 가정하자.
진한 염산 용액은 물에 HCl 기체를 용해시킨 것으로 무게의 38%의 HCl을 포함하고 있으므로 HCl의 질량은 38 g, 의 질량은 62 g이다.
그러므로 이며,
이다.
따라서 진한 염산 용액의 몰농도는 이다.
3. 2.000 g의 를 중화하기 위하여 몇 mL의 진한 염산 용액이 필요한가?
와 HCl을 반응시켰을 때 화학 반응식은 다음과 같다.
와 HCl의 양론 계수 비는 1:2이므로 2.000 g의 를 중화하기 위해 필요한 진한 염산 용액 몰수는 다음과 같다.
앞서 3번 문제에서 진한 염산의 몰농도가 12 mol/L임을 구하였다.
따라서 2.000 g의 를 중화하기 위해 필요한 진한 염산 용액(mL)는 다음과 같다.
따라서 2.000 g의 를 중화하기 위해 필요한 진한 염산 용액 3.1mL이다.
3.1 mL
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 149쪽

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